Ионоселективные электроды
Другие рефераты
МИНИСТЕРСТОВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Химический факультет
кафедра физической химии
РЕФЕРАТ
Ионоселективные электроды
выполнил:
студент 2 курса
4 группы
Юденко Валерий
проверил:
Введенский Александр Викторович
Воронеж 2000
Содержание
Введение 3
История создания ионоселективных электродов 4
Ионоселективные электроды 4
Электроды с твердыми мембранами 4
Лантанфторидный электрод 4
Сульфидсеребряные электроды 5
Галогенсеребряные и некоторые другие электроды на основе
серебра 6
Электроды на основе сульфидов некоторых двузарядных металлов
7
Стеклянные электроды 7
Электроды с жидкими мембранами 8
Электроды на основе жидких катионитов 9
Электроды на основе жидких анионитов 9
Нитрат - селективный электрод 10
Газовые электроды 11
Энзимные электроды 12
Заключение 13
Литература 14
Введение
Для определения состава и свойств различных соединений и растворов
используются химические, физические и физико-химические методы анализа. В
некоторых случаях появляется необходимость определять концентрацию
различных ионов в растворе. Целью данной работы является рассмотрение
ионоселективных электродов: их разнообразие, изготовление, принцип
действия, область применения данных электродов, а также более подробное
рассмотрение свойств мембранного электрода, его особенности.
История ионоселективных электродов
Ионометрия в настоящее время представляет собой достаточно широкую
область науки и техники и играет не мало важную роль в аналитической
химии. Основная задача ионометрии - изучение и разработка различного рода
ионоселективных электродов.
История развития мембранных электродов связана с исследованиями
физиологических процессов. В середине ХIХ века физиологи обнаружили
возникновение между отдельными частицами организмов разности электрических
потенциалов. Для понимая действия сложных биологических мембран химиками в
конце ХIХ были созданы простейшие модели мембран.
В 1890 году Оствальд воспользовался понятием полупроницаемой мембраны
для создания модели биологической мембраны и показал, что значение
разности потенциалов в такой мембране можно считать предельным в случае
жидкостного потенциала, когда подвижность одного из ионов равна нулю.
В начале ХХ столетия была обнаружена способность стеклянной мембраны
реагировать на изменение концентрации ионов водорода. Первые основные
исследования потенциалов стеклянных мембран проведены Кремером и Габером.
Ими же созданы и первые прототипы стеклянных и других электродов с
твердыми и жидкими мембранами.
Первые стеклянные электроды для практического измерения рН в
растворах были предложены в 20-х годах Юзом, Долом и Мак-Иннесом,
Никольским и Шульцем. В 50-х годах появились стеклянные электроды с
функциями ионов щелочных металлов, их которых наибольшее практическое
значение имеет натриевый стеклянный электрод.
Жидкие мембраны, содержащие растворенный ионит, впервые изучали
Соллнер и Шин. Однако у этих мембран отсутствовала достаточная
селективность по отношению к какому-либо определенному иону. [2]
Ионоселективные электроды
Ионоселективным электродом называется индикаторный или измерительный
электрод с относительно высокой специфичностью к отдельному иону или типу
ионов.
Ионселективные электроды имеют следующие достоинства: они не
оказывают воздействия на исследуемый раствор; портативны; пригодны как для
прямых определений, так и в качестве индикаторов в титриметрии. [3]
В зависимости от типа мембраны ионселективные электроды можно
разделить на следующие группы:
. твердые электроды - гомогенные, гетерогенные, на основе ионообменных
смол, стекол, осадков, моно- и поликристаллов;
. жидкостные электроды на основе жидких ионитов хелатов - нейтральные
переносчики, биологически активных веществ;
. газовые и энзимные электроды
Электроды с твердыми мембранами
Мембраны данного вида электродов представляют собой моно- или
поликристаллы труднорастворимых в воде солей. В этих мембранах обычно один
из двух составляющих соль ионов способен под действием электрического поля
перемещаться в кристаллической решетке по ее дефектам. Примерами могут
служить мембраны из солей галогенидов серебра, которые обладают ионной
проводимостью, осуществляемой ионами серебра. Поведение этих мембран, в
простейших случаях, идентично поведению соответствующих электродов второго
рода (хлорсеребряного и каломельного). Тонкая пластинка из монокристалла,
например, хлорида серебра, может быть мембраной электрода, обратимой по
отношению к иону Cl-, который закреплен в кристаллической решетке. В то же
время такой электрод обладает и катионной Ag+-функцией за счет постоянства
произведения растворимости ПРAgCl.
Кристаллические мембраны отличаются очень высокой селективностью,
превышающей селективность жидкостных электродов (с ионообменными
веществами) на несколько порядков. Это связано с тем, что селективность у
твердых кристаллических мембранных электродов достигается за счет
вакансионного механизма переноса заряда, при котором вакансии заполняются
только определенным подвижным ионом (Ag+), так как форма, размер,
распределение заряда вакансии соответствуют только определенному
подвижному иону. К электродам с твердой мембраной относятся:
лантанфторидный электрод, сульфидсеребряные электроды, галогенсеребряные
электроды, электроды на основе сульфидов (халькогенидов) некоторых
двузарядных ионов металлов, стеклянные электроды.
Наиболее совершенным и высокоселективным электродом для определения F-
ионов является монокристаллический лантанфторидный электрод. У этого
электрода F--функция сохраняется до концентрации ионов F- ~ 10-5—10-7 М,
т.е. значительно меньшей, чем рассчитанная из литературных данных о
растворимости фторида лантана. Это свойственно и другим электродам на
основе моно- и поликристаллов. Потенциал LaF3-электрода подчиняется
уравнению Нернста в интервале концентраций 100-10-6 М.. Селективность LaF3-
электрода в присутствии многих других анионов может быть охарактеризована
возможностью определения активности ионов F- при более чем 1000-кратных
избытках галоген-ионов, NO3- PO43-, HCO3- и других анионов. Существенно
мешают определению аF- только катионы, дающие комплексы с фторидами (Al3+,
Fe3+, Ce4+, Li+, Th4+) и анионы OH-. Как и для всякого электрода,
поверхность лантанфторидного электрода может изменяться в результате
реакций с веществам исследуемого раствора. Например, в растворах,
содержащих карбоксильные кислоты поверхность электрода и, соответственно,
потенциал изменяются, за счет образования смешанных солей фторида и аниона
карбоксильных кислот (поверхность можно вернуть к первоначальному
состоянию, после выдерживания электрода в буферном и чистом растворах
фторида натрия). Потенциал в концентрированных растворах устанавливается
менее чем за 0,5 с, а при низких концентрациях - до 3 мин. Стабильность
потенциала F--электрода достаточна для длительной работы без периодических
калибровок (изменение потенциала примерно ±2 мВ в неделю). Применяют
лантанфторидный электрод для определения произведений растворимости,
определение ионов F- в различных жидких средах и твердых веществах, для
анализа биологических материалов, сточных вод, минеральных удобрений,
фармацевтических средств.
Сульфидсеребряные электроды - этот вид электродов является
универсальным, с одной стороны Ag2S является основой одного из первых
гомогенных кристаллических электродов с высокой избирательностью по
отношению к ионам Ag+ и S2-, с другой стороны - Ag2S оказался
превосходной инертной матрицей для кристаллических галогенидов серебра и
многих сульфидов двузарядных металлов. Ag2S-электрод в растворах AgNO3
обладает полной Ag+-функцией в интервале концентраций 100-10-7 М Ag+.
Нижний концентрированный предел обусловлен нестабильностью растворов при
концентрации ниже 10-7 М Ag+. Однако можно измерить очень низкие
концентрации свободных ионов Ag+ в присутствии комплексообразователей,
которые создают буферность раствора относительно измеряемого иона. S2--
функция экспериментально выполняется в интервале от 10-2 до 10-7 М в
сильнощелочных сульфидных растворах. На потенциал рассматриваемого
электрода влияют Hg2+ и CN- ионы. Влияние ионов CN- обусловлено
реакцией:
6CN- + Ag2S = S2- + 2Ag(CN)32-
В обычной конструкции ионселективного электрода с твердой мембранной
внутренняя поверхность мембраны контактирует со стандартным раствором
электролита, в который погружен вспомогательный электрод, создающий
обратимый переход от ионной проводимости в электролите к электронной
проводимости в металлическо
| |  скачать работу |
Другие рефераты
| 
